Einfluss von Zeolith A auf die Futteraufnahme, den Mineralstoff- und Energiestoffwechsel im peripartalen Zeitraum sowie auf die Nährstoffverdaulichkeit bei Milchkühen

• Main Author: Grabherr, Hildegard
• Other Authors: Universität Leipzig, Veterinärmedizinische Fakultät
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Leipzig 2010
• Subjects: Tiermedizin; Zeolith A; Milchkuh; Hypocalcämie; Prophylaxe; Futteraufnahme; Mineralstoffe; Milchleistung; Zeolite A; dairy cow; hypocalcemia; prophylaxis; feed intake; minerals; milk yield; ddc:610
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-20100526-072207-0; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-20100526-072207-0; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/3797/Dissertation_2010_Grabherr.pdf

Die hypocalcämische Gebärparese, insbesondere die subklinische Hypocalcämie, die oft nicht erkannt wird und Ursache vieler sekundär auftretender Folgeerkrankungen ist, stellt in der intensiven Milchviehhaltung ein bedeutendes Problem dar. Inzwischen gibt es eine Reihe verschiedener Vorbeugungsstrategien, wobei der Einsatz von Zeolith A als Ca-Binder in der Ration gegen Ende der Trächtigkeit eine relativ neue Präventionsmöglichkeit darstellt. Da zu diesem Futterzusatzstoff noch wenige Untersuchungen, insbesondere auf Nebeneffekte vorliegen, war das Ziel dieser Studien, den Einfluss von Zeolith A in verschiedenen Dosierungen auf die Futteraufnahme, den Energiestoffwechsel, die Futterverdaulichkeit und den Ca-, Mg- und P-Stoffwechsel sowie in hohen Dosierungen auch auf den Spurenelement-stoffwechsel zu untersuchen. Des Weiteren sollte untersucht werden, wie sich Zeolith A im Verdauungstrakt hinsichtlich der Freisetzung von Al verhält. In einer ersten Studie an 46 Kühen (≥ 3. Laktation), die in zwei Gruppen unterteilt wurden, wurde Zeolith A in einer Dosierung von 90 g/kg Trockensubstanz (T) in den letzten 2 Wochen der Trächtigkeit bis zum Kalbetag in eine totale Mischration (TMR), welche zur freien Aufnahme vorgelegt wurde, eingemischt. Die Zeolith A-Zulage ante partum zeigte peripartal eine stabilisierende Wirkung auf die Ca-Konzentration im Serum (> 2 mmol/l). Der Rückgang der Häufigkeit der Hypocalcämie (< 2 mmol/l) am Tag der Kalbung lag bei 76 %. Die mittlere Mg-Konzentration im Serum war bei den Kontrolltieren am Tag der Kalbung und 1 Tag post partum signifikant höher im Vergleich zu den Tieren der Versuchsgruppe, lag aber in beiden Gruppen im physiologischen Bereich (0,75-1,30 mmol/l). Auf die Spurenelement-konzentrationen (Cu, Zn, Mn und Fe) im Plasma wurde kein Zeolith A-Effekt festgestellt. Allerdings zeigten die Zeolith A-supplementierten Kühe ante partum einen signifikanten Rückgang in der Futteraufnahme, welche in einer negativen Energiebilanz mit einem signifi-kanten Anstieg der freien Fettsäuren und des Beta-Hydroxybutyrats im Serum resultierte. Dieser Effekt hatte allerdings keine Auswirkung auf die Futteraufnahme post partum und auf die Milchleistung in den ersten 105 Tagen der Folgelaktation. Des weiteren war die mittlere Konzentration des anorganischen Phosphats (Pi) bereits 7 Tage nach Beginn der Zeolith A-Zulage signifikant niedriger im Vergleich zu den Tieren der Kontrollgruppe und lag bis zum Tag der Kalbung deutlich unter der unteren physiologischen Grenze von 1,25 mmol/l. Die zweite Studie war ein Dosis-Wirkungsversuch an 80 Milchkühen (1.-7. Laktation) mit verschiedenen Zeolith A-Dosierungen (0, 12, 23 bzw. 43 g Zeolith A/kg T TMR). Dazu wurden die Tiere ca. 4 Wochen ante partum in 4 Gruppen und für die Untersuchung des Mineralstoffwechsel noch in zwei Untergruppen (1. + 2. Laktation bzw. ≥ 3. Laktation) unterteilt. Die Tiere erhielten eine TMR ad libitum vorgelegt. In den letzten zwei Wochen erhielten die Tiere Zeolith A in die Ration eingemischt. Eine Einmischung von 43 g Zeolith A/kg T TMR zeigte auf den Ca-, Mg- und Pi-Stoffwechsel sowie auf die Futteraufnahme und den Energiestoffwechsel vergleichbare Effekte wie in der ersten Studie bei einer Zulage von 90 g/kg T TMR. Eine Zeolith A-Zulage von 23 g/kg T TMR bei einem Zeolith A/Ca-Verhältnis von 5,6:1 hatte ebenfalls noch einen stabilisierenden Effekt auf den peripartalen Ca-Stoffwechsel (> 2 mmol/l) bei Kühen ≥ 3. Laktation, jedoch ohne markanten Rückgang in der Futteraufnahme. In dieser Tiergruppe war ein Rückgang der Häufigkeit der Hypocalcämie um 71 % zu verzeichnen. Diese Tiere zeigten auch nur eine moderate Hypophosphatämie. Eine Zeolith A-Zulage von 12 g/kg T TMR zeigte dagegen keine Effekte. In einem Stoffwechselversuch an 8 doppelt fistulierten Milchkühen (Pansen und proximales Duodenum) wurde schließlich der Einfluss von Zeolith A auf verdauungsphysiologische Para-meter und den Mineralstoffwechsel, insbesondere des Phosphors im Verdauungstrakt, sowie auf die Freisetzung von Al aus dem Zeolithverband untersucht. Die Tiere erhielten Mais- und Grassilage und Kraftfutter. Es wurde 0, 10 bzw. 20 g Zeolith A/kg T über einen Zeitraum von 3 Wochen mit dem Kraftfutter verabreicht. Eine Zeolith A-Zulage führte zu einer signifikant reduzierten scheinbaren ruminalen Verdaulichkeit der T sowie der ruminal fermentierten organischen Substanz. Allerdings waren in der fäkalen Ausscheidung der Nährstoffe keine signifikanten Unterschiede zwischen den Fütterungsgruppen festzustellen. Es zeigte sich kein Effekt auf die Ca- und Mg-Verdauung. Dagegen korrelierte die Konzentration des löslichen P im Pansen signifikant negativ mit der mittleren Zeolith A-Aufnahme. Des Weiteren hatten die Kühe mit einer Zeolith A-Zulage von 20 g/kg T eine signifikant höhere fäkale Ausscheidung des Gesamtphosphors im Vergleich zu den Tieren der Kontrollgruppe. Die herabgesetzte Bio-verfügbarkeit von P resultierte in einer signifikant erniedrigten Pi-Konzentration im Serum. Gleichzeitig war eine signifikant erhöhte Konzentration des gelösten Al im Pansen und ein signifikant höherer Fluss des gelösten Al im Duodenum festgestellt worden was auf eine Instabilität des Zeolithverbands beruht. Da eine Zeolith A-Dosierung von 12 g/kg T keinen Effekt auf den Ca-Stoffwechsel und eine Dosierung 43 g/kg T unerwünschte Effekte zeigte kann anhand dieser Untersuchungen geschlussfolgert werden, dass eine Einmischung in einem Bereich von 20 bis 30 g Zeolith A/kg T TMR, was bei einer mittleren täglichen T-Aufnahme von 10 kg ca. 200 bis 300 g Zeolith A/Tier/Tag entspricht, bei einem Zeolith A/Ca-Verhältnis von 6 bis 10:1 in der Ration in den letzten 2 Wochen der Trächtigkeit zur Vorbeugung der peripartalen Hypocalcämie zu empfehlen ist, ohne dass negative Effekte auf die Tiergesundheit zu erwarten sind. === Parturient paresis is known to be a frequent problem in high-yielding dairy cows. Subclinical hypocalcemia around calving is especially of particular importance, because it often remains undetected and may cause secondary diseases. In practice different preventive methods have been established, whereas feeding of zeolite A (synthetic sodium-aluminium-silikate) as a calcium binder in the last two weeks of pregnancy is a new strategy to prevent parturient hypocalcemia. However, there exists only little information about side effects of zeolite addition. The aim of this study was to investigate the influence of zeolite A, in several doses, on feed intake, energy metabolism, nutrient digestibility, as well as on calcium (Ca), magnesium (Mg) and phosphorus (P) metabolism, and in high doses on trace element metabolism. Further, it was to investigate the mechanism of zeolite A in the gastrointestinal tract, focused on releasing aluminium (Al). In a first study with 46 cows (≥ 3rd lactation) zeolite A was tested in a dose of 90 g/kg dry matter (DM) in the last two weeks of pregnancy. Therefore the cows were divided in two groups (control and zeolite supplemented group). All cows were fed a total mixed ration (TMR) ad libitum. The supplementation of zeolite A had a stabilising effect on Ca concentration in serum (> 2 mmol/l) around calving. The reduction of the hypocalcemia incidence (< 2 mmol/l) was 76 % on the day of calving. The Mg-concentration in serum was significantly higher for the cows without zeolite A supplementation compared to the cows of the experimental group on the day of calving and on the day after calving. However, the mean serum Mg concentration stayed in the physiological range (0.75-1.30 mmol/l) for both groups. No significant effect of the zeolite A supplementation was observed on the mean plasma concentration of trace elements (copper, zinc, manganese, iron). However, the zeolite A supplementation led to a significantly reduced feed intake ante partum, which resulted in a negative energy balance. Furthermore, non esterified fatty acid and beta-hydroxybutyrate in serum were increased significantly. However, no significant differences were observed in feed intake post partum as well as in milk yield in the first 105 days in the subsequent lactation between the two groups. Furthermore, zeolite A supplementation decreased significantly the concentration of inorganic phosphate (Pi) in serum. Seven days after beginning zeolite A supplementation, on the day of calving, the mean Pi-concentration was considerably below the physiological limit of 1.25 mmol/l. In the second study, zeolite A was tested in several lower doses. Therefore 80 dairy cows (1st – 7th lactation) were divided into four groups in the last 4 weeks of pregnancy. Additionally, the cows of each group were divided in two subgroups (1st + 2nd lactation and ≥ 3rd lactation) to determine the influence of zeolite A on mineral metabolism. All animals were fed a TMR ad libitum. In the last two weeks the cows received a daily dose of 0, 12, 23 and 43 g zeolite A/kg DM. Zeolite A supplementation of 43 g/kg DM showed comparable effects on Ca, Mg, and Pi metabolism, as well as on feed intake and energy metabolism as in the first study. For older cows (> 3rd lactation), supplementation of 23 g zeolite A/kg DM, and a zeolite A-Ca ratio of 5.6:1 resulted also in a stabilising effect on Ca metabolism (> 2 mmol/l) around calving without significant reduction of feed intake. The incidence of hypocalcemia was reduced by 71 %. The cows showed only a moderate hypophosphatemia. A zeolite A supplementation of 12 g did not have any preventive effects. In a metabolic-study with eight double fistulated dairy cows (rumen and proximal duodenum), the influence of zeolite A supplementation on several physiological parameters of digestion and on mineral metabolism, especially P in the rumino-intestinal-tract, was determined. Further releasing of Al from the zeolite structure was investigated. The cows were fed a maize/grass-silage (60:40 % based on DM) and concentrate. Several doses of zeolite A (0, 10 and 20 g/kg DM) were added to the concentrate over a period of three weeks. Zeolite A supplementation resulted in a significantly reduced ruminal digestibility of dry matter (DM) and fermentation of organic matter. No effect was observed on faecal digestion of DM and OM. Digestion of Ca and Mg in the rumino-intestinal tract was not influenced by zeolite A supplementation. However, the concentration of soluble P in rumen fluid correlated negatively with the mean zeolite A intake. The faecal excretion of total P increased significantly for cows with a zeolite A dose of 20 g/kg DM compared to the control group. The reduced bioavailability of P resulted in a significantly decreased concentration of Pi in serum. The zeolite A supplemented cows further showed a significantly higher concentration of soluble Al in rumen fluid as well as a significantly higher flow of soluble Al at the duodenum, which is a consequence of an instability of the zeolite structure. According to these results it can be concluded that a daily amount of 20 to 30 g zeolite A/kg DM, which complies a daily amount of 200 to 300 g zeolite A/cow at a daily DM intake of 10 kg, with a zeolite-Ca ratio of 6–10 to 1, for two weeks ante partum seems to be an adequate dose for reducing subclinical hypocalcemia in older cows without negative side effects on animal health. At an expected daily mean DM intake of 10 kg it is a daily amount of 200 to 300 g zeolite A/cow. A zeolite dose of 12 g/kg DM did not have any effect on Ca metabolism, and a dose of 43g/kg DM showed negative side effects.